资源生物学与生物制造：非天然芳基丙氨酸酶法合成与时俱进传承研发成果令人欣慰

                          杨顺楷          四川    成都

本博文介绍个人职业生涯过程中一个有趣的现象，那就是个人早期申情的一项面上自然科学基金项目“氨基酸化学-酶法不对称合成研究”，得到的评审意见是“采用化学-酶法不对称合成研究，国内开展尚少，且目标为国内急需的L-苯丙氨酸，显然有重要的应用前景。于是由此开始了借助红酵母苯丙氨酸解氨酶（PAL）生物转化肉桂酸和氨生成L-苯丙氨酸（L-Phe），及其结构类似物，非天然芳基丙氨酸实验研究成果令人难忘并获得成功的R&D过程。

1988-1990，91年通过小试技术鉴定；1992-1995，产学研合作在江苏连云港通过中试技术鉴定；1998-2005，在浙江绍兴与企业合作，以技术转让方式实现了国内首次百吨级工业规模试产成功，被国家经委认定为重点高新技术产品。结束了我国不能够生产L-Phe的历史，有效推动了我国二肽甜味剂阿斯巴甜大规模生产并出口换汇。

在这一过程中，借助建立起来的应用微生物技术平台，结合化学-酶法手段，有效开展了借助红酵母PAL酶法合成非天然芳基丙氨酸的实验研究，现在将研究成果列表如下：

                红酵母PAL酶法合成制备L-Phe结构类似物非天然芳基丙氨酸实验结果

          底物                             产物                    生物活性及产率（%）

    邻-氯肉桂酸                 邻氯-L-Phe           抗凝血          68

    间-氯肉桂酸                 间氯-L-Phe                                42

    对-氯肉桂酸                 对氯-L-Phe       Trp羟化酶抑制剂，20

    邻-硝基肉桂酸             邻硝基-L-Phe                             27

    间-硝基肉桂酸             间硝基-L-Phe                             10

    对-硝基肉桂酸             对硝基-L-Phe                             10

    邻-羟基肉桂酸             邻羟基-L-Phe                             75

    间-羟基肉桂酸             间羟基-L-Phe        抗抑郁          21

    对-羟基肉桂酸              对羟基-L-Phe                             21

    L-3-（2-呋喃基）丙烯酸     L-3-（呋喃基）丙氨酸，消炎

    L-3-（3-甲氧基-羟基苯基）丙烯酸   L-3-（3甲氧基-羟基苯基）丙氨酸，L-多巴合成中间体

    L-3-（2-吡啶基-）丙烯酸           L-3-（2-吡啶基）丙氨酸，多肽药物合成中间体

    L-邻氟-苯丙烯酸            邻氟-L-Phe

    L-间氟-苯丙烯酸            间氟-L-Phe

    L-对氟-苯丙烯酸             对氟-L-Phe             抗癌药物

    L-4-碘-苯丙烯酸                L-4-碘-L-Phe

    L-对-溴-苯丙烯酸               L-对-溴-L-Phe     新

    L-4-氨基-苯丙烯酸             L-4-氨基-Phe     新

    L-间-甲基-苯丙烯酸           L-间-甲基-L-Phe  新

    L-间-氨基-苯丙烯酸           L-间-氨基-L-Phe  新

    L-3-（4-吡啶基）丙烯酸       L-3-（4-吡啶基）丙氨酸

由此可见，借助我们定向分离选育建立起来的化学-酶法合成技术平台，成功完成了21个由芳基丙烯酸的PAL立体特异性氨化，生成相应的芳基丙氨酸的实验研究。这些反应在通常的有机合成化学手段是不可行的 ，故这些研究成果已经先后发表在我国的科技期刊《有机化学》，《药学学报》 ，《化学学报》（英文版），以及美国2002第四十三届生药学年会会刊（小组口头报告），《2007工业生物技术发展报告》，科学出版社，pp.80-87等场合，都作了有效的传播与沟通，显然具有前沿创新的研究价值。

时至今日的2020年夏日，令人感到欣慰的事件终于到来。甘肃省白银市一家制药的CTO余YK博士一行2人，与我电邮沟通后，来到成都我所到访；他们事前已经参考了过往我们做过的PAL酶法合成文献资料，成功地完成了应用PAL（玉米源的PAL重组菌）整细胞生物转化邻氯-肉桂酸成为邻氯-L-苯丙氨酸实验研究，目标产物积累浓度达到3.2%（w/v），具有很好的现代工业生物技术开发价值。

还是我们这辈人的口头禅，“革命自有后来人！”可以相信，余博士和它的搭档（一位兰大毕业的有机合成硕士）一定能够在这一工业生物技术前沿创新领域，获得产业发展的巨大成就，衷心地祝愿他们。